JP5270404B2 - ワイヤロープ寿命管理装置および方法 - Google Patents

Description

この発明は，ワイヤロープ寿命管理装置および方法に関する。

ワイヤロープは使用によって劣化する。特に，比較的重量の大きい荷物の運搬（移動）に用いられるクレーン（天井クレーン，ジブクレーン，橋形クレーン，アンローダ，ケーブルクレーン，テルハ，スタッカ式クレーン等）（移動式クレーン，デリックを含む）用ワイヤロープの場合，ワイヤロープの劣化は慎重に見極めなければならない。

特許文献１には，クレーンに用いられるワイヤロープを複数に区分して，各単位部位ごとに寿命（累積疲労度）を算出する寿命予測装置が記載されている。

特許第２７４８８３６号公報

従来のクレーン用ワイヤロープの寿命予測は，ワイヤロープの曲げ回数（シーブ通過回数）に基づくワイヤロープの疲労度を用いて行われている。これは，クレーンの場合，ほとんどのものでシーブ（滑車）が用いられており，シーブ位置におけるワイヤロープの劣化が大きいからである。

しかしながら，クレーンを用いた作業が行われる実際の現場では，シーブ以外にも，ワイヤロープの劣化に強く関係する要因が存在する。それは，クレーンを用いて荷物をつり上げたときに一時的に生じる大きな荷重（以下，ショック荷重という）である。ショック荷重はクレーン運転士の技量に依存する。従来のクレーン用ワイヤロープの寿命予測では，クレーン自体の構造（シーブ数，シーブ径等の構造を含む）を用いた予測にとどまり，ショック荷重による寿命への影響は，考慮されていない。

この発明は，ショック荷重によってワイヤロープが受ける損傷を考慮して，ワイヤロープの寿命を算出することを目的とする。

この発明によるワイヤロープ寿命管理装置は，ワイヤロープをドラムから繰出し，かつ上記ドラムに巻戻すことによって，上記ワイヤロープおよび上記ワイヤロープが掛けられたシーブを介して荷物をつり上げ，運搬し，その後降ろすクレーンについて，上記クレーンに用いられている上記ワイヤロープの推定寿命を，所定の寿命推定式にしたがって算出する寿命算出手段，上記シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力を受付ける荷重データ入力手段，上記荷重データ入力手段から入力された荷重データに基づいて，上記荷物の実荷重を算出する実荷重算出手段，上記荷重データ入力手段から入力された荷重データに基づいて，上記実荷重を所定量以上超えるショック荷重の有無を検知するショック荷重検知手段，および上記ショック荷重検知手段によってショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１以上の値を持つ補正係数を乗算して得られた値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命を算出する寿命更新手段を備えたものである。

この発明によるワイヤロープ寿命管理方法は，ワイヤロープをドラムから繰出し，かつ上記ドラムに巻戻すことによって，上記ワイヤロープおよび上記ワイヤロープが掛けられたシーブを介して荷物をつり上げ，運搬し，その後降ろすクレーンについて，上記クレーンに用いられている上記ワイヤロープの推定寿命を，所定の寿命推定式にしたがって算出し，上記シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力を受付け，入力された荷重データに基づいて，上記荷物の実荷重を算出し，入力された荷重データに基づいて，上記実荷重を所定量以上超えるショック荷重の有無を検知し，ショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１以上の値を持つ補正係数を乗算して得られた値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命を算出するものである。

ワイヤロープの推定寿命は所定の寿命推定式にしたがって算出される。この発明は，算出される推定寿命を持つワイヤロープが，現実にクレーンに用いられたときに，その後（クレーンを用いて荷物が運搬された後）に，どれだけ寿命が短くなるか（その結果として，ワイヤロープの新たな推定寿命が算出される）を算出するものである。

所定の寿命推定式としては，従来提唱されている種々の寿命推定式のいずれかを用いることができる。たとえば，寿命推定式としてニーマン（Niemann ）式を用いて，ワイヤロープの寿命は推定される。もちろん，他の寿命推定式（Zhitkov ＆ Posoekhovの式，E.L.Kleinの式，V.Zignoliの式等）を用いてもよい。種々の寿命推定式については，「ワイヤロープハンドブック」（日刊工業新聞社，１９９５年３月３０日初版１刷発行），「ワイヤロープのすべて（下）−安全への道−」（貝塚商工会議所，平成７年７月２５日初版発行）等に記載されている。

シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力が受け付けられる。荷重データは，荷物がクレーンによってつり上げられ，運搬（移動）され，降ろされるまでの間の連続的な荷重値（ロードセルによる荷重検出値）を含み，荷重データによって，経過時間に沿って連続的なグラフが描かれる。

ロードセルからの荷重データに基づいて，つり上げられた荷物の実荷重が得られる。たとえば，荷物をつり上げてから所定時間を経過した時点の荷重を実荷重としてもよいし，荷物をつり上げてから第１の所定時間を経過した時点からスタートして，その後第２の所定時間が経過する時点までの荷重を平均した値を，実荷重としてもよい。

荷物をつり上げた直後，ロードセルには実荷重を超える荷重がかかる。荷持をつり上げた直後にかかる荷重は，クレーン運転士のクレーン操作に大きく依存する。クレーン運転士が荷物を素早く持ち上げると，ゆっくりと持ち上げた場合と比べて大きな荷重がかかる。一般に熟練の運転士よりも慣れていない運転士がクレーンを運転しているときに，実荷重を大きく超える荷重がかかることが多い。

実荷重を所定量以上超える荷重（ショック荷重）の存在の有無が，荷重データに基づいて検知される。たとえば，実荷重の 110％を超える荷重が，得られた荷重データ中に現れた場合に，ショック荷重が存在すると判断される。

ショック荷重の存在が検知された場合，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１以上の値を持つ補正係数を乗算して得られた値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命が算出される。ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値は，たとえば，検出された実荷重に基づく値を上記ニーマン式に適用することによって得られるワイヤロープの推定寿命によって，上記クレーンのつり上げ荷重（最大荷重）に基づく値を上記ニーマン式に適用することによって得られるワイヤロープの推定寿命を除算することによって得られる値が用いられる。

この発明によると，荷重データ中にショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重が存在しない場合の寿命減算値に１以上の値を持つ補正係数を乗算して得られた値が上記推定寿命から減算されるので，ショック荷重が存在する場合，ショック荷重が存在しない場合と比較して短い寿命が算出されることになる。ショック荷重の発生に応じて生じるワイヤロープの損傷を考慮した，新たなワイヤロープの推定寿命を算出することができる。

ワイヤロープ寿命管理装置は，算出される新たなワイヤロープの推定寿命を表示する表示装置を備えたものであってもよい。使用中のワイヤロープの交換時期を把握することができる。またワイヤロープの推定寿命をリアルタイムに算出し表示し運転者または現場監督者に知らせることができる。それによって突発的なロープ切れ事故の前に知らせることも可能である。

好ましくは，ワイヤロープ寿命管理装置は，上記ショック荷重について，上記実荷重を超える超過量を算出するショック荷重超過量算出手段を備え，上記寿命更新手段は，上記補正係数として，上記ショック荷重超過量算出手段によって算出された超過量が大きいほど，大きな値を用いる。ショック荷重の有無のみならず，ショック荷重が存在する場合にはその大きさにも基づいて，新たなワイヤロープの推定寿命を算出することができる。

クレーンの概略的構造を示すブロック図である。 ロードセルから出力される荷重データを示すグラフである。 ロープ寿命管理装置の外観を示す斜視図である。 ロープ寿命管理装置の電気的構成を示すブロック図である。 設定画面の一例を示す。 運転画面の一例を示す。 設定データの一例を示す。 設定データの一例を示す。 ロープ寿命管理装置の処理の流れを示すフローチャートである。

図１は，荷物をつり上げ，運搬（移動）し，その後に降ろすクレーンの概略的な構造を示している。図１においてクレーンの走行（移動）機構（ランウェイ）の図示は省略されている。

クレーンは巻上げドラム１を備え，巻上げドラム１にワイヤロープ２が巻回されている。ワイヤロープ２の両端は巻上げドラム１の両端近傍に固定されている。巻上げドラム１が回転すると，巻上げドラム１からワイヤロープ２が繰出される。巻上げドラム１が逆回転すると，ワイヤロープ２が巻上げドラム１に巻戻される。巻上げドラム１の軸が巻上げ／巻戻し電動機２Ａに連結されており，巻上げ／巻戻し電動機２Ａによる軸の回転駆動によって，巻上げドラム１は回転および逆回転する。クレーン運転士によって，巻上げ／巻戻し電動機２Ａの駆動（回転方向の制御，回転の開始および停止の制御，回転スピードの制御など）は行われる。

巻上げドラム１の下方に，ワイヤロープ２が巻回された複数のシーブが設けられている。図１に示すクレーンでは，ワイヤロープ２の折返し位置にエコライザ・シーブ３が配置されており，エコライザ・シーブ３を挟んで左右対称に，固定シーブ４，および２つの可動シーブ（フック・シーブ）５，６がそれぞれ配置されている。可動シーブ５，６に荷物を掛けるフック７が連結されている。

巻き上げドラム１が回転すると，ワイヤロープ２が巻き上げドラム１から繰出されるので，ワイヤロープ２が巻回されている可動シーブ５，６が下方に移動する。巻上げドラム１が逆回転すると，ワイヤロープ２が巻上げドラム１に巻取られるので，可動シーブ５，６が上方に移動する。可動シーブ５，６の上昇および下降に伴って，フック７に掛けられた荷物がつり上げられ，または降ろされる。

エコライザ・シーブ３には，エコライザ・シーブ３に加わる荷重を検出するためのロードセル８が取付けられている。ロードセル８はデスク型，圧縮型，引張型，アンプ型，軸受型，ピン型等のいずれであってもよい。荷重に対応する電圧がロードセル８から出力される。ロードセル８から出力された電圧はロープ寿命管理装置10に与えられる。

図２は，荷物がつり上げられその後降ろされるまでの間に，ロードセル８から出力されてロープ寿命管理装置10に与えられるデータを，横軸を時間，縦軸を荷重（荷重に対応する電圧）としたグラフによって示している（グラフ中に示す用語についての詳細は後述する）。

上述のように，フック７に掛けられた荷物は，クレーンによってつり上げられ，移動させられ，その後，降ろされる。静止状態にある荷物をつり上げた直後，エコライザ・シーブ３には一般に大きな荷重が加わる。つり上げ（荷揚げ）直後の荷重（最大荷重）（以下，このときの荷重を「ショック荷重」と呼ぶ）の大きさは，クレーン運転士の技量に大きく依存する。

荷物をつり上げるとき，ワイヤロープ２は巻上げドラム１から繰出されている状態である。このため，ワイヤロープ２にはショック荷重によって強い衝撃が加わる。ショック荷重が大きいと，ショック荷重が小さい場合に比べてワイヤロープ２の損傷程度は大きくなる。大きなショック荷重が加え続けられたワイヤロープ２は，そうでないワイヤロープ２に比べて損傷の進行は早い。

ロープ寿命管理装置10は，ワイヤロープ２の使用回数（曲げ回数）のみならず，ショック荷重の影響をも考慮して，クレーンに使用されているワイヤロープ２の交換時期を予測する（寿命を算出する）ものである。

図３はロープ寿命管理装置10の外観を示す斜視図である。図４はロープ寿命管理装置10９の電気的構成を示すブロック図である。

ロープ寿命管理装置10の正面には，その上段に文字表示可能な表示パネルを備えた表示装置12が，下段にテンキー等を含む入力パネルを備えた入力装置13が，それぞれ設けられている。表示装置12の表示パネルに，設定画面（設定データの入力に用いられる画面）および運転画面（クレーンの運転状況等を表示するための画面）が表示される。

図５は表示装置12の表示パネルに表示される設定画面の一例を，図６は表示装置12の表示パネルに表示される運転画面の一例を，それぞれ示している。入力装置13の入力パネルが用いられて，設定画面と運転画面の切換え等が行われる。図５を参照して，表示パネルに表示される設定画面には入力（設定）すべき複数の項目名が表示される。表示される項目名に対応する数値（または数値を特定するための符号）が，入力装置13（入力パネル）が用いられて入力される。入力された数値（設定データ）はＲＯＭ16に記憶される。図６を参照して，クレーンを運転した後，表示パネルに表示される運転画面に，運転状況（つり上げられた荷物の荷重，後述するワイヤロープの使用回数（使用済回数），残り回数（残り使用可能回数））等が表示される。

図３および図４に戻って，ロープ寿命管理装置10の背面に，上述したロードセル８から与えられる電圧が入力する入出力ポート14（図３においては見えない）が設けられている。ロードセル８とロープ寿命管理装置10の入出力ポート14は，信号線（同軸ケーブル等）によって電気的に接続される。

ロープ寿命管理装置10は，ロープ寿命管理装置10の動作を全体的に統括するＣＰＵ11を含み，ＣＰＵ11に上述した表示装置12，入力装置13および入出力ポート14が接続されている。ＣＰＵ11にはさらに，プログラムおよびデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ15，ならびに設定データ，プログラム等を記憶するＲＯＭ16が接続されている。

図７および図８は，設定画面を用いて入力され，ロープ寿命管理装置10のＲＯＭ16に記憶される設定データの一例を示している。

設定データには，クレーンおよびワイヤロープ２に関するデータと，判定条件（たとえば，荷揚げ／荷降しが行われたと判定するための条件）に関するデータとがある。図７に示す設定データがクレーンおよびワイヤロープ２に関する設定データである。図８に示す設定データが判定条件に関する設定データである。

図７を参照して，クレーンおよびワイヤロープ２に関する設定データは，次のデータを含む。

ロープ径ｄ：クレーンに用いられるワイヤロープ２の直径である。

シーブ径Ｄ１：クレーンに用いられるシーブ（上述したエコライザ・シーブ３，固定シーブ４，可動シーブ５，６）の直径である。

ドラム径Ｄ２：巻上げドラム１の直径である。

断面積Ａ：ワイヤロープ２の有効断面積である。

使用荷重Ｗ：ワイヤロープ２に実質的に加えることができる最大荷重である。図１に示すクレーンの場合，ワイヤロープ２は，エコライザ・シーブ３，固定シーブ４，および駆動シーブ５，６に巻回されることよって，８本の掛け本数を持つ（８本のワイヤロープ２に荷重が分散される）。クレーンのつり上げ荷重（最大荷重）が40トンであるとすると，40／８＝５トンが，ワイヤロープ２に加えることができる最大荷重（使用荷重Ｗ）とされる。

ロープ掛け本数Ｘ：上述のように，ワイヤロープ２がシーブに掛けられることによって得られる，ワイヤロープ２の実質的本数である。

シーブ通過（曲げ）回数ｎ₁ ：荷物がつり上げられ，降ろされるまでの間（１サイクル）に，ワイヤロープ２の一点がシーブを通過する回数である。図１に示すクレーンの場合には，エコライザ・シーブ３を挟んで３つのシーブ（固定シーブ４および２つの可動シーブ５，６）が配置されているので，つり上げのときに３回，降ろされるときに３回，ワイヤロープ２はシーブを通過する（合計６回）（曲げ回数が６回）。

ドラム通過（曲げ）回数ｎ₂ ：荷物がつり上げられ，降ろされるまでの間（１サイクル）に，ワイヤロープ２が巻上げドラム１を通過する回数である。図１に示すクレーンの場合，巻上げドラム１は一つであるので，ワイヤロープ２はドラムを１回通過する（曲げ回数が１回）とされる。

シーブ係数ａ：クレーンに用いられるシーブの溝の形状（Ｕ溝，Ｖ溝，アンダカット溝等）に応じて決定される係数である。この係数は，後述するニーマン式を用いたロープ使用可能回数の演算に用いられる。なお，一般にクレーンに用いられるシーブにはＵ溝を持つものが用いられることが多い。

ロープ係数ｂ：ニーマン式を用いたロープ使用可能回数の演算に用いられる係数である。ロープ係数は，使用されるワイヤ・ロープ２の構造（ここでは，「普通撚り」であるか，「ラング撚り」であるか）に応じて，ロープ使用可能回数を補正するために用いられる。

機造補正係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃ ：上述のロープ係数と同様に，ロープ構造に応じてロープ使用可能回数を補正するために用いられる値（係数）である。機造補正ｋ₁ はワイヤロープ２を構成するストランドの本数等に応じた値（係数）である。機造補正ｋ₂ はワイヤロープ２の心材（鋼心であるか繊維心であるか）に応じた値（係数）である。機造補正ｋ₃ はその他のワイヤロープ２の構造（ワイヤロープを構成する素線の断面形状（断面が円であるか，円でないか（異形線であるか），ワイヤロープ２の表面がコートされているか等）に応じた値（係数）である。

図８を参照して，判定条件に関する設定データは，次のデータを含む。

荷揚げ検出荷重：クレーンによって荷物のつり上げ（荷揚げ）が行われたと判定するための荷重である。この荷揚げ検出荷重以上の荷重が検出された場合に，荷揚げが行われたと判定される。

荷降ろし検出荷重：クレーンによって荷物が降ろされた（荷降ろしが行われた）と判定するための荷重である。この荷降ろし検出荷重以下の荷重が検出された場合に，荷降ろしが行われたと判断される。

荷重取得期間：図２を参照して，上述した荷揚げ検出荷重の取得のタイミングから始まる所定時間が，荷重取得期間である。上述した荷揚げ検出荷重以上の荷重が検出され，かつ荷降ろし検出荷重以下の荷重が検出され，かつ荷揚げ検出荷重以上，荷降ろし検出荷重以上の荷重が，この荷重取得期間以上続いた場合に，クレーンによる一回の仕事（荷物をつり上げ，運搬し，その後に降ろす一連の作業（１サイクル））が行われた（荷揚げおよび荷降し条件を満たす）と，判定される。

荷重読取タイプ：図２を参照して，クレーンによってつり上げられた荷物の荷重（実荷重）は，荷重取得期間から平均遅延期間（上述した荷重取得期間よりも短い，荷揚げ検出荷重の取得タイミングから始まる所定時間）を除いた期間（平均演算期間）中の荷重が用いられて検出される。荷重読取タイプとしては，「瞬時」および「平均」のいずれかを選択することができる。「瞬時」が選択されると，平均演算期間の終了時（荷重取得期間の終了時と同じ）のタイミングでの検出荷重が，クレーンがつり上げた荷物の荷重（実荷重）として扱われる。「平均」が選択されると，平均演算期間中の検出荷重の平均値が，クレーンがつり上げた荷物の荷重（実荷重）として扱われる。

平均遅延時間：上述したように，荷重取得期間よりも短い，荷揚げ検出荷重の取得タイミングから始まる所定時間である。この平均遅延期間中に，上述したショック荷重（最大荷重）（ピーク値）が収まる。

寿命到達前警告条件：予測される残り寿命（残り使用可能回数）が，初期寿命（ワイヤロープ２が新品のときの残り使用可能回数）の何％に達したときに，警告を発するかを設定するものである。たとえば，寿命到達前警告条件20％は，初期寿命の80％に達すると，警告を発することを意味する。警告は，警告ブザー，表示装置12上における表示など，聴覚的または視覚的に行われる。

過荷重１〜３：検出された荷物の荷重がクレーンのつり上げ荷重（最大荷重）を上回ったときにも，警告を行うことができる。過荷重１〜３は，警告を行うときの荷重である。過荷重に関する警告は，複数の段階（レベル）で行うことができる。たとえば，クレーンのつり上げ荷重が40トンの場合，検出された荷物の実荷重が45トン以上の場合に警告が行われ，45トン以上50トン未満，50トン以上55トン未満，55トン以上の場合のそれぞれにおいて，警告音（または音量），表示装置12の表示を異ならせることによって，いずれのレベルの過荷重が加わったか（いずれのレベルの荷重の荷物がクレーンによってつり上げられたか）が，運転者等に報知される。

補正係数：ロープ使用回数を補正するために用いられ，上述したショック荷重の大きさ（ショック荷重が，荷物の実荷重の何％以上であるか）に応じて規定される値（係数）である。この実施例では，実荷重の 110％以上のショック荷重が検知された場合に，補正係数を用いたロープ使用回数の補正処理が行われる。補正係数を用いたロープ使用回数の補正処理の詳細は後述する。

ワイヤロープ２をクレーンにセットしてクレーンを稼働させる前に，ＲＯＭ16に記憶されたクレーンおよびワイヤロープ２に関する設定データ（図７）が用いられて，ロープ寿命管理装置10によって初期状態におけるワイヤロープ２の使用可能回数が算出される。

この実施例では，従来知られている複数の演算式のうち，ニーマン（G.Niemann ）式を用いたロープ使用可能回数の算出を説明する。ニーマン式についての詳細は，たとえば，「ワイヤロープハンドブック」（日刊工業新聞社，１９９５年３月３０日初版１刷発行），「ワイヤロープのすべて（下）−安全への道−」（貝塚商工会議所，平成７年７月２５日初版発行）等に記載されている。

ニーマン式は式１に示すとおりである。ニーマン式に基づいて，ワイヤロープ２が破断するまでのシーブ通過回数（ロープ破断までのシーブによるワイヤロープの曲げ回数）Ｎ₁ が算出される。

ここで，ａはシーブ係数，ｂはロープ係数，Ｄはシーブ径，ｄはロープ径，σ_t はワイヤロープの引張応力である。引張応力σ_t はＷ／Ａ（Ｗは使用荷重，Ａはロープ断面積）によって求められる。シーブ通過回数Ｎ₁ の算出に用いられる数値は，いずれもＲＯＭ16にあらかじめ記憶されている（図７参照）。

次に，ワイヤロープが10％断線するまでのシーブ通過回数Ｎ₂ が，安全係数を用いて，次の式２に基づいて算出される。なお，「10％断線」とは安全性を考慮して用いられる概念であり，ワイヤロープが完全に断線したときを 100％断線と考え，その10分の１程度の断線状態を想定するものである。

Ｎ₂＝Ｎ₁×Ｋ₁ ・・・式２

安全係数Ｋ₁（１＞Ｋ₁）として，たとえば，Ｋ₁＝0.6 が用いられる。すなわち，Ｎ₂＜Ｎ₁である。

次に，ロープ構成に基づく疲労性差を考慮して，10％断線シーブ通過回数Ｎ₂ が，機造補正係数Ｋ₂ を用いて，次に示す式３に基づいて補正される。

Ｎ₃＝Ｎ₂×Ｋ₂ ・・・式３

機造補正係数Ｋ₂ は，使用されるワイヤロープ２のロープ構成に応じて定められる係数であり，ロープ構成に対応してあらかじめ定められている。ＲＯＭ16にあらかじめ記憶されている機造補正値ｋ₁〜ｋ₃（図７参照）が，機造補正係数Ｋ₂ として用いられる。

以下では，式３に基づいて得られるＮ₃ をシーブ通過回数（限界曲げ回数）と呼ぶ。

クレーンの１サイクル（荷物をつり上げ，その後降ろすこと）あたりのワイヤロープの曲げ回数（シーブの１サイクルあたりの通過回数）を用いて，上記シーブ通過回数Ｎ₃ を除算することによって，シーブについて，使用可能サイクル数Ｎ_a （荷物をつり上げ，その後に降ろすサイクルを，何回繰り返すことができるかを表す数値）が算出される。

シーブ使用可能サイクル数Ｎ_a＝Ｎ₃／ｎ₁ ・・・式４

ここでｎ₁ は１サイクルあたりのワイヤロープのシーブ通過回数であり，図７に示すように，クレーンの構造（シーブ数）に基づいてあらかじめ入力（設定）された数値が用いられる。

上述と同様にして，巻上げドラム１についてのドラム使用可能サイクル数Ｎ_b（＝Ｎ₃／ｎ₂ ）も算出される。式１のニーマン式におけるＤに，シーブ径ではなく，ドラム径（この値もＲＯＭ16にあらかじめ記憶されている）（図７）が用いられる点のみが異なる。なお，ｎ₂ は１サイクルあたりのワイヤロープのドラム通過回数である（図７）。

ワイヤロープの使用可能回数は，シーブおよびドラムのそれぞれにおけるロープの曲げが複合されて疲労が蓄積されることを仮定した上で算出される。最終的なワイヤロープの使用可能回数Ｎ_xは，上述したシーブ使用可能サイクル数Ｎ_aおよびドラム使用可能サイクル数Ｎ_b を用いて，マイナー則を利用して，次式によって算出される。

１／Ｎ_x＝（１／Ｎ_a）＋（１／Ｎ_b）
Ｎ_x＝１／｛（１／Ｎ_a）＋（１／Ｎ_b）｝ ・・・式５

算出されたロープ使用可能回数Ｎ_x （これを初期寿命とする）は，ＲＡＭ15またはＲＯＭ16に記憶される。

得られた初期状態のロープ使用可能回数Ｎ_x （初期寿命）が，次に説明するように，クレーンの運転状況に応じて（上述のように，ショック荷重の有無およびその大きさが考慮された上で）減算され，新たなワイヤロープ使用可能回数が算出されることになる。

図９は，ロープ寿命管理装置10の動作の流れを示すフローチャートである。図２に示す荷重データのグラフを参照しつつ説明する。

クレーンが稼働すると，ロードセル８から荷物の荷重に応じた電圧が出力され，ロープ寿命管理装置10に供給される。ロープ寿命管理装置10のＲＡＭ15に，ロードセル８から与えられる荷重データ（電圧値）（図２参照）が記憶される（ステップ31）。

はじめに，荷揚げ／荷降ろし条件を満たすかどうかが判断される（ステップ32）。これは，クレーンが実質的に仕事（荷物をつり上げ，移動させ，降ろす１サイクルの動作）を行ったことを条件にして，ワイヤロープの寿命管理を行うためである。

荷揚げ／荷降ろし条件を満たすかどうかの判断には，図８に示す判定条件データ（設定データ）が用いられる。図２を参照して，荷揚げ検出荷重以上の荷重が検出され，かつ荷降ろし検出荷重以下の荷重が検出され，かつ荷揚げ検出荷重以上，荷降ろし検出荷重以上の荷重が，荷重取得期間以上続いた場合に，クレーンによる一回の仕事（１サイクル）が行われたと判定される（ステップ32でYES ）。

たとえば，風の影響によってフック７が揺動した場合にもロードセル８から電圧が出力されるが，このような場合は荷揚げ／荷降ろし条件を満たさない。ロードセル８からの荷重データが荷揚げ／荷降ろし条件を満たさない場合，ロープ寿命管理装置10は特段の処理を行わない（ステップ32でNO）。

荷揚げ／荷降ろし条件を満たす荷重データがロードセル８から与えられた場合，荷重データ中のピーク値（ショック荷重）が，実荷重の 110％を超えるかどうかが判断される（ステップ33）。実荷重は，上述したように，荷重読取りタイプとして「瞬時」が選択されている場合は平均演算期間の終了時における検出荷重である。「平均」が選択されている場合には平均演算期間中の検出荷重の平均値である。

ショック荷重が実荷重の 110％以下である場合，ショック荷重によるワイヤロープ２への影響はない（ショック荷重はない）と扱われる（ステップ33でNO）。

この場合には，一般的なロープ使用回数減算処理（残り使用可能回数算出処理）に進む（ステップ35）。

ロープ使用回数減算処理（ステップ35）では，次の計算が行われる。

はじめに，ロードセル８からの荷重データに基づいて得られた実荷重が用いられて，式１〜式５にしたがってワイヤロープの使用可能回数Ｎ₁ が算出される。上述した初期状態のワイヤロープの使用可能回数Ｎ_x は，ニーマン式に用いられる引張応力σ_t （＝Ｗ／Ａ）として，クレーンで持ち上げることができるつり上げ荷重（最大荷重）に基づく使用荷重Ｗ（たとえば，クレーンのつり上げ荷重が40トンであり，図１に示す構造のクレーンの場合，使用荷重Ｗ＝５トン）（図７参照）を用いて算出されたものである。これに対し，実際につり上げられる荷物の荷重は，つり上げ荷重よりも軽い（または重い）場合もある。たとえば，40トン・クレーンで40トンの荷物を取り扱ったとすると，そのときに１回のワイヤロープの使用が行われたとされるが，40トンよりも軽い（たとえば，30トン）の荷物が取り扱われたとすると，１回に満たないワイヤロープの使用が行われたと扱われる。

ワイヤロープの使用回数Ｈ₁は，式６によって算出される。

Ｈ₁＝Ｎ_x／Ｎ₁ ・・・式６

ワイヤロープの残り使用可能回数Ｈremainは，式７によって算出される。

Ｈremain ＝Ｎ_x−Ｈ₁ ・・・式７

算出されたワイヤロープの残り使用可能回数Ｈremainが，荷揚げ荷重（実荷重），これまでの使用回数等とともに，表示パネルに表示される（ステップ36，図６参照）。

他方，ショック荷重が実荷重の 110％を超えた場合には，ショック荷重によってワイヤロープ２は損傷を受けるとして扱われる（ステップ33でYES）。

この場合，上述のロープ使用回数Ｈ₁ として，ショック荷重の大きさに応じた補正係数（１以上の係数）を乗算したものが用いられる。

ショック荷重の大きさに応じた補正係数は，図８に示すように，あらかじめ設定されてＲＯＭ16に記憶されている。たとえば，ショック荷重が実荷重の 115％であった場合，上述したロープ使用回数Ｈ₁に係数1.240 が乗算された結果が，ロープ使用回数Ｈ₁として扱われる。ショック荷重の大きさに応じた補正係数は，瞬時に働いた負荷量と，ショック荷重除荷後の負荷量を合わせ，ニーマン式を使用して求めている。

ショック荷重が大きいほど補正係数として大きな値が用いられる（図８参照）ので，ショック荷重が大きければ大きいほど，ロープ使用回数Ｈ₁は大きな数値となる。

得られたロープ使用回数Ｈ₁を，初期状態のロープ使用可能回数Ｎ_xから減算することによって，ワイヤロープの残り使用可能回数Ｈremainを算出するのは，上述と同様である（式７）（ステップ34）。ショック荷重が考慮されたワイヤロープの残り使用可能回数Ｈremainが表示パネルに表示される（ステップ36）。

２回目以降のワイヤロープの残り使用可能回数Ｈremainの算出処理では，算出されたロープ使用回数Ｈ₁ が，前回算出されたワイヤロープの残り使用可能回数Ｈremainから減算されるのは言うまでもない。

ワイヤロープの残り使用可能回数Ｈremainが算出されると，それが寿命前到達回数に達しているかどうかが判断される（ステップ37）。上述したように，寿命前到達回数は，あらかじめ設定されている寿命到達前警告条件（図８参照）に基づいて算出される（あらかじめ算出して記憶しておいてもよい）。算出されたワイヤロープの残り使用可能回数Ｈremainが寿命前到達回数以下になると，警告ブザー，表示パネル上における表示などの警告報知が行われる（ステップ37でYES ，ステップ38）。

１ 巻上げドラム
２ ワイヤロープ
３ エコライザ・シーブ
４ 固定シーブ
５，６ 可動シーブ
７ フック
８ ロードセル
10 ロープ寿命管理装置
11 ＣＰＵ
12 表示装置
13 入力装置
14 入出力ポート
15 ＲＡＭ
16 ＲＯＭ

Claims (5)

1. ワイヤロープをドラムから繰出し，かつ上記ドラムに巻戻すことによって，上記ワイヤロープおよび上記ワイヤロープが掛けられたシーブを介して荷物をつり上げ，運搬し，その後降ろすクレーンについて，上記クレーンに用いられている上記ワイヤロープの推定寿命を，所定の寿命推定式にしたがって算出する寿命算出手段，
   上記シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力を受付ける荷重データ入力手段，
   上記荷重データ入力手段から入力された荷重データに基づいて，上記荷物の実荷重を算出する実荷重算出手段，
   上記荷重データ入力手段から入力された荷重データに基づいて，上記実荷重を所定量以上超えるショック荷重の有無を検知するショック荷重検知手段，および
   上記ショック荷重検知手段によってショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１以上の値を持つ補正係数を乗算して得られた値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命を算出する寿命更新手段，
   を備えたワイヤロープ寿命管理装置。
2. 上記ショック荷重について，上記実荷重を超える超過量を算出するショック荷重超過量算出手段を備え，
   上記寿命更新手段は，
   上記補正係数として，上記ショック荷重超過量算出手段によって算出された超過量が大きいほど，大きな値を用いるものである，
   請求項１に記載のワイヤロープ寿命管理装置。
3. 上記寿命更新手段によって算出される新たなワイヤロープの推定寿命を表示する表示装置を備えている，
   請求項１または２に記載のワイヤロープ寿命管理装置。
4. 上記所定の寿命推定式としてニーマン式を用いる，
   請求項１から３のいずれか一項に記載のワイヤロープ寿命管理装置。
5. ワイヤロープをドラムから繰出し，かつ上記ドラムに巻戻すことによって，上記ワイヤロープおよび上記ワイヤロープが掛けられたシーブを介して荷物をつり上げ，運搬し，その後降ろすクレーンについて，上記クレーンに用いられている上記ワイヤロープの推定寿命を，所定の寿命推定式にしたがって算出し，
   上記シーブに設けられたロードセルから出力される，上記荷物がつり上げられ，その後降ろされるまでの間の上記荷物の荷重データの入力を受付け，
   入力された荷重データに基づいて，上記荷物の実荷重を算出し，
   入力された荷重データに基づいて，上記実荷重を所定量以上超えるショック荷重の有無を検知し，
   ショック荷重の存在が検知された場合に，ショック荷重の存在が検知されなかった場合の寿命減算値に１以上の値を持つ補正係数を乗算して得られた値を上記推定寿命から減算することによって，新たなワイヤロープの推定寿命を算出する，
   ワイヤロープ寿命管理方法。

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